机械制造工艺课程设计.docx

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机械制造工艺课程设计

机械制造技术课程设计

机械制造技术课程设计任务书

    设计题目  设计输出轴的加工工艺规程

设计内容:

  1.产品零件图

2.    

                          3.机械加工工艺过程卡            1份  

4.课程设计说明书              1份

                                            班级：

   xxx   

学号：

 07040030   

                                            设计者：

xxx   

                                            指导教师：

  xxx

                                        xxxx年x月xx日

目　　　录

设计任务书………………………………………………………………

（2）

课程设计说明书……………………………………………………（5-17）

序言………………………………………………………………………（4）

一、零件图分析…………………………………………………………（5）  

  　㈠零件的作用

      ㈡零件的材料及其力学性能

    　㈢零件的结构工艺分析

二、工艺路线拟定………………………………………………………（6）

  　　㈠定位基准的选择

  　　㈡加工方法的确定

三、加工顺序的安排……………………………………………………（7）

　　　㈠工序的安排　

    　㈡工序划分的确定

  　　㈢热处理工序的安排

  　　㈣拟定加工工艺路线

  　　㈤加工路线的确定

四、工艺设计……………………………………………………………（9）

  　㈠加工余量，工序尺寸，及其公差的确定

      ㈡确定切削用量及功率的校核

五、机械加工工艺过程卡……………………………………………（15）  

六、参考文献…………………………………………………………（17）

序言：

    机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。

这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。

因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。

    就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

    我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请陈老师给予指教。

一、零件图分析

（一）    零件的作用

      题目所给定的零件为输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。

（二）零件的材料及其力学性能

      零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。

小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。

其价格较便宜，经过调质或正火后可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后再回火，表面硬度可达52HRC-45HRC.

零件结构工艺分析

⑴支承轴颈 主轴二个支承轴颈B径向跳动公差为0.01mm，圆柱度公差为0.004mm；两支承轴颈锥度1:

12，表面粗糙度Ra为0.4mm；支承轴颈尺寸精度为IT6。

因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。

⑵端部锥孔 主轴端部内锥孔对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.02mm表面粗糙度Ra为0.8mm；硬度要求45~50HRC。

该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。

⑶端部短锥和端面 头部短锥对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.02mm；表面粗糙度Ra为0.4mm。

它是安装卡盘的定位面。

为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。

⑷齿轮轴颈 齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.012mm。

由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。

⑸螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。

当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。

2．主轴加工的要点与措施

主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。

主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证。

磨削前应提高精基准的精度。

保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。

为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面，机床上有两个独立的砂轮架，精磨在两个工位上进行，工位Ⅰ精磨前、后轴颈锥面，工位Ⅱ用角度成形砂轮，磨削主轴前端支承面和短锥面。

主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈A、B作为定位基准，而让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。

以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合基准重合原则。

在精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的支承轴颈A、B达到一定的精度。

二、工艺路线拟定

定位基准选择：

主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。

由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。

用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。

所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。

为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准面。

（2）加工方法的确定

    由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。

加工表面    表面粗糙度

    公差/精度等级

    加工方法

倒角1×45°Ra12.5自由公差粗车

φ28外圆柱面    Ra6.3    IT12    粗车

M30×15－6g外螺纹面  精车

Φ28外圆柱面 Ra12.5自由公差粗车

φ32外圆柱面    Ra0.8    IT7   精车

Φ28外圆柱面 Ra12.5自由公差粗车

φ35外圆柱面    Ra0.4    IT6    精车

倒角0.5×45°Ra12.5自由公差粗车

φ39外圆柱面    Ra6.3    I自由公差    粗车

Φ40外圆柱面 Ra0.8iT6精车

Φ39外圆柱面 Ra12.5自由公差粗车

φ42外圆柱面    Ra12.5    自由公差   粗车

φ39.5外圆柱面    Ra12.5自由公差粗车

φ42外圆柱面    Ra0.8    IT6    精车

Φ40外圆柱面Ra12.5自由公差粗车

Φ43外圆柱面Ra6.3自由公差粗车

M45×1.5－6g外螺纹圆柱面精车

Φ43外圆柱面Ra12.5自由公差粗车

Φ45外圆柱面 Ra0.8iT7精车

M50×15－6g外螺纹圆柱面 精车

Φ48外圆柱面 Ra12.5自由公差粗车

Φ50外圆柱面 Ra12.5自由公差粗车

Φ48外圆柱面 Ra12.5自由公差粗车

上端面φ50.25、下端面φ52外圆锥面 Ra12.5自由公差粗车

Φ58外圆柱面 Ra12.5iT8粗车

Φ58外圆柱面 Ra12.5自由公差粗车

Φ50外圆柱面Ra12.5自由公差粗车

Φ52外圆柱面 Ra0.4iT6精车 

M50×2－6g外螺纹圆柱面 精车

上端面Φ20、下端面φ23.825内圆锥面Ra0.8自由公差粗车

φ20通孔    Ra25  自由公差    钻孔-铰孔

左端面     自由公差   粗车

右端面        自由公差 粗车

键槽    Ra3.2    IT9    粗铣-精铣        

三、加工顺序的安排

（一）工序的安排

1、加工阶段的划分

    当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。

①  粗加工阶段：

其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，

②  半精加工阶段：

其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，③  精加工阶段：

其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。

如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。

2、基面先行原则

  该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。

3、先粗后精

  即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。

4、先面后孔

  对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工φ75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。

（二）、热处理工序的安排

    热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。

最终热处理在半精车之后精车之前。

（三）、拟定加工工艺路线

  根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：

方案：

1  备料        锻造毛坯

2  热处理      退火（消除内应力）

3  普车        粗车各圆柱面留半精车、精车余量以及左端面

4  普车        粗、精车右端面钻中心孔

5  普车        粗车φ176外圆柱面倒角

6  热处理      调质

7  普车        半精车左端各圆柱面到要求

9  普车        钻φ30的底孔，车φ104，车φ80孔留镗孔余量

10  普车        铰φ80孔到要求，倒角  

11  普车        倒角

12  铣          铣φ50、钻、扩、铰φ20到要求

13  铣          铣键槽

14  去毛刺

15  检验

（四）、加工路线的确定

确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：

  1、  应能保证零件的加工精度和表面粗糙度.

  2、  应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率.

  3、  应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量.

四、工艺设计

1、加工余量，工序尺寸，及其公差的确定

  根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1）                              外圆柱面φ176　　　

工序名称    工序余量    工序公差    工序尺寸公差    表面粗糙度

粗车    5    IT12    φ176    12.5

毛坯    5        φ181    

2）                              外圆柱面φ55

工序名称    工序余量    工序公差    工序尺寸公差    表面粗糙度

粗车    15    IT12    φ55    12.5

毛坯    15        φ70      

3）                              外圆柱面φ60

工序名称    工序余量    工序公差    工序尺寸公差    表面粗糙度

粗车    10    IT12    φ60    12.5

毛坯    10        φ70    

4）                            外圆柱面φ65

工序名称    工序余量    工序公差    工序尺寸公差    表面粗糙度

粗车    5    IT12    φ65    12.5

毛坯    5        φ70      

5）                            外圆柱面φ75

工序名称    工序余量    工序公差    工序尺寸公差    表面粗糙度

粗车    5    IT12    φ75    12.5

毛坯    5        φ80      

6）                            内圆柱面φ80

工序名称    工序余量    工序公差    工序尺寸公差    表面粗糙度

镗车    3    IT8    φ80    3.2

车孔    47    IT12    φ77    12.5

钻孔    30    IT12    φ30    12.5

7）                          加工通孔φ20

工序名称    工序余量    工序公差    工序尺寸公差    表面粗糙度

铰    2    IT7    φ20    1.6

扩    9.8    IT9    φ19.8    3.2

钻    9    IT12    φ9    12.5

8）                          加工键槽

工序名称    工序余量    工序公差    工序尺寸公差    表面粗糙度

粗铣    16    IT9    φ12    3.2

2、确定切削用量及功率的校核：

Ⅰ  加工外圆柱面φ176　　

    粗车：

查《机械加工工艺设计手册》P433得知：

f=0.8～1.2mm/r取f=0.81mm/r  ap=2.5mm  

查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min取Vc=80m/min则n=1000Vc/d=195.85r/min由CA6140说明书取n=125r/min

故实际切削速度：

    Vc=nd/1000=200×3.14×187/1000=73.4m/min

校核功率：

Pc=Kc×ap×Vcf/60000=2305×2.5×0.81×73.4/60000=5.4Kw  由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=73.4m/min，n=125r/min，f=0.81mm/r

Ⅱ  加工外圆柱面φ55

粗车：

  确定进给量f：

查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编  上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r结合CA6140说明书取f=0.71mm/rap=2.5mm  查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min取Vc=75m/min则n=1000Vc/d=341.22r/min由CA6140说明书取n=320r/min故实际切削速度Vc=nd/1000=320×3.14×70/1000=70.34m/min  功率Pc=Kc×ap×Vc×0.71/60000=2305×2.5×70.34×0.66/60×1000=4.4Kw  由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=70.34m/min，n=320r/minf=0.71mm/r

半精车：

查《机械加工工艺设计手册》P433得知：

f=0.25～0.35mm/r取f=0.30mm/rap=0.9mm取Vc=120m/min

故n=1000Vc/d=660.04r/min圆整得n=660r/min  

功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×0.3×120/60000=1.24Kw

由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.75，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=120m/min，n=660r/minf=0.3mm/r

精车：

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计》表2-20知：

Vc=150～160m/min取Vc=160m/minf=0.18mm/r

ap=0.55mm

则n=1000Vc/d=908.29r/min圆整得n=910r/min  功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×0.55×0.18×160/60000=0.6Kw  由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.75，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=160m/min，n=910r/minf=0.18mm/r

Ⅲ  加工外圆柱面φ60

粗车：

d=70确定进给量f：

查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编  上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r取f=0.71查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min取Vc=75m/min则n=1000Vc/d=341.2r/min由CA6140说明书取n=320r/min故实际切削速度Vc=nd/1000=320×3.14×70/1000=70.34m/min取ap=2.5mm    

校核功率：

Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×2.5×70.34×0.71/60000=4.8Kw由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=70.34m/min，n=400r/minf=0.71mm/r

半精车：

查《机械加工工艺设计手册》P433得知：

f=0.4～0.5mm/r  取f=0.45ap=0.9mm  再查外圆切削数据表知：

Vc=1.667～2.17m/s取Vc=1.8m/s则n=1000Vc/d=546.8r/min圆整得n=550r/min  则Vc=nd/1000=510×3.14×62.9/1000=100.7m/min  功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×0.9×0.45×100.7/60000=1.57Kw  由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=100.7m/min，n=510r/min，f=0.45mm/r

精车：

查《机械加工工艺设计手册》表9-16知：

f=0.13～0.18mm/r取f=0.15mm/r

再查外圆切削数据表知：

Vc>1.67m/s取Vc=120m/min则n=1000Vc/d=1000×120/3.14×61.1=625.5r/min圆整得n=630r/min

取ap=0.55mm  故实际切削速度：

Vc=nd/1000=630×3.14×61.1/1000=120.87m/min  校核功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×0.55×120.87×0.15/60000=0.38Kw  由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=120.87m/min，n=630r/minf=0.15mm/r

Ⅳ  加工外圆柱面65

粗车：

确定进给量f：

查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编  上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r取f=0.71mm/r

      查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min取Vc=75m/min则n=1000Vc/d=341.2r/min由CA6140说明书取n=320r/min故实际切削速度Vc=nd/1000=70.34m/min取ap=2.5mm  功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×2.5×70.34×0.71/60000=4.8Kw  由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=70.34m/min，n=320r/min，f=0.71mm/r

半精车：

查《机械加工工艺设计手册》P433得知：

f=0.4～0.5mm/r取f=0.45mm/r

      再查外圆切削数据表知：

Vc=1.667～2.17m/s取Vc=1.8m/s则n=1000Vc/d=506.55r/min圆整得n=510r/min  取ap=0.9mm  Vc=nd/1000=510×3.14×67.9/1000=108.7m/min  功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×0.9×108.7×0.45/60000=1.7Kw  由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=108.7m/min，n=510r/minf=0.45mm/r

精车：

查《机械加工工艺设计手册》表9-16知：

f=0.13～0.18mm/r取f=0.18mm/r  再查外圆切削数据表知：

Vc>1.67m/s取Vc=120m/min则n=1000Vc/d=578.2r/min  圆整得n=580r/min故实际切削速度：

Vc=nd/1000=580×3.14×66.1/1000=120